НЕОЖИДАННОЕ ОТКРЫТИЕ

Исследователи из Университета Восточной Каролины обнаружили, что мышца стопы принципиально отличается от других мышц тем, как она ведет себя без кислорода. Их расследование только начинается с попытки выяснить, почему.

Скелетные мышцы используются для дыхания, движения, регулирования температуры — жизненных действий, которые переносят кислород из-за его необходимости для поддержания энергетического потенциала, — сказал Эспен Спангенбург, профессор физиологии и заведующий кафедрой анатомии и клеточной биологии в школе Броды. медицины.

Выделенная красным часть стопы представляет расположение короткого сгибателя пальцев на стопе человека. (Фото предоставлено Wikimedia Commons)

Короткий сгибатель пальцев, сокращенно FDB, представляет собой скелетную мышцу, расположенную на стопах млекопитающих. FDB обычно используется в биологических экспериментах, поскольку мышцы поддаются множеству различных типов физиологических измерений.

Спангенбург в первую очередь изучает скелетные мышцы, но несколько лет назад он начал помогать коллеге-исследователю Броуди Джозефу МакКлюнгу в исследовании методов лечения заболеваний периферических артерий. Исследование призывало к уменьшению притока крови к конечностям субъектов в доклинических моделях, и поскольку FDB является мышцей, наиболее удаленной от сердца, она должна была первой проявлять признаки повреждения из-за ограничения кровотока.

Но этого не произошло.

«Один из сотрудников моей лаборатории вошел и бросил свои вещи в мой офис. Он был очень расстроен», — сказал Спангенбург. «Он говорит: «Я не могу заставить эту мышцу умереть», и он очень расстраивается из-за этого. Я продолжал смотреть на него и думать: «Подожди, мы все делаем неправильно».

Если мышца не умирает из-за ограничения притока крови и, следовательно, кислорода, подумал Спангенбург, то, возможно, происходит что-то странное. Ему нужно было переключить внимание своей команды, чтобы выяснить, почему мышцы выживают в условиях, которые, по мнению современной науки, невозможны.

Образцы FDB, которые изучали Спангенбург и его команда, не были бессмертными, как супергерой из кино. Любое количество ударов приводило к распаду мышечной ткани, но по какой-то причине ФДБ был способен выживать без кислорода гораздо дольше, чем другие типы скелетных мышц.

Кислород необходим для функционирования скелетных мышц, поскольку он работает в митохондриях, производя АТФ, молекулу, которая необходима для клеточных процессов, таких как сокращение мышц и нервная связь. Если мышце FDB, лишенной кислорода, не нужен кислород для удовлетворения своих энергетических потребностей, то команда Спангенбурга хотела знать, какие другие механизмы могут обеспечить АТФ.

Гликолиз, расщепление углеводов, хранящихся в мышечной ткани, казался жизнеспособным вариантом, и их работа показала, что он может составлять часть энергии, которая поддерживает жизнеспособность ткани FDB, но испытания показали, что гликолиза самого по себе недостаточно.

Почему мышца FDB ведет себя иначе, чем другие мышцы?

Спангенбург был озадачен и вернул свою команду к чертежной доске. Он обратился к другому исследователю ECU, Келси Фишер-Веллман, которая специализируется на взаимосвязи между митохондриями и раком. Две лаборатории объединили свои ресурсы и начали то, что Спангенбург называет «подходом, основанным на открытиях», проверяя тысячи белков и сравнивая их с другими профилями мышц. Они идентифицировали ряд белков, уникальных для FDB, и обещают объяснить различия между FDB и другими скелетными мышцами.

«Мы думали, что увидим много вещей, основанных на энергии, но на самом деле это не то, что мы видим. Нам кажется, что мышцы каким-то образом контролируют окружающую среду», — сказал Спангенбург. «Одна из вещей, о которой мы думали, что он может делать, — это переход в спящий режим. Мы до сих пор это не опровергли».

Фишер-Веллман заявила, что открытие, сделанное лабораторией Спангенбурга, является фундаментальным, а это означает, что потенциальные подсказки о биологии млекопитающих, полученные в результате полученных результатов, могут иметь широкомасштабные последствия, которые еще предстоит учитывать.